基于機械手觸覺信息的物體軟硬屬性識別.pdf

1、隨著智能機器人技術的快速發(fā)展，其應用已經(jīng)遍布醫(yī)療、服務業(yè)、軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、科研等各個領域，在實際應用中，機器人對物體的抓取能力尤為重要。軟硬作為物體的重要物理屬性之一，會在一定程度上影響機械手對物體的抓取控制。人手能依靠復雜的觸覺感知系統(tǒng)準確地識別物體的軟硬程度，然后采取合適的力量進行抓取。然而這個簡單的任務對于機械手而言并不容易，大多數(shù)機械手只具備基本的壓力反饋，很難直接對物體軟硬屬性進行區(qū)分，因而影響了不同軟硬物體的抓取控制。本文

2、在仿生機械臂平臺上，搭建了觸覺信息反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)了機械手對目標物體的軟硬屬性識別，在一定程度上為穩(wěn)定抓取控制提供了保障。本文具體的研究工作如下：
　　(1)結合物體軟硬屬性識別的需求，搭建了觸覺信息反饋系統(tǒng)，包括手指傳感器、傳感器信號采集電路、微控制器、機械手運動控制界面和傳感器數(shù)據(jù)顯示界面等。觸覺信息反饋系統(tǒng)的硬件單元實現(xiàn)了觸覺傳感器信號采集和數(shù)據(jù)通信。傳感器的電信號經(jīng)過自行設計的處理電路完成了放大，并通過DMA傳輸機制實現(xiàn)了實

3、時采集與數(shù)字化;微控制器端使用低功耗藍牙模塊進行數(shù)據(jù)通信，簡化了電路連接，實現(xiàn)了觸覺信號的無線傳輸。觸覺信息反饋系統(tǒng)的軟件部分主要完成了上位機程序的設計。通過上位機程序界面可以實現(xiàn)機械手的抓取控制、觸覺傳感器數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測與存儲，同時也方便對整個系統(tǒng)進行功能調(diào)試。
　　(2)利用觸覺信息反饋系統(tǒng)，研究了機械手對目標物體的軟硬屬性識別能力。實驗中先確定了4個軟硬等級，作為識別標準。按照該標準各選取一個物體進行多次抓取，將采集到的觸覺

4、傳感器信號進行分析，選取了三類數(shù)據(jù)作為識別軟硬屬性的特征值，然后利用K最鄰近算法對這些特征進行融合，在線實現(xiàn)了機械手對未知物體的軟硬等級區(qū)分，對比單傳感器信息，多傳感器融合后的信息更為全面，使軟硬等級識別的準確率得到了明顯提升。最后，結合物體軟硬屬性的識別，設計了穩(wěn)定抓取控制系統(tǒng)，通過對軟硬物體的多次抓取測試，發(fā)現(xiàn)抓取軟物體時，物體形變程度明顯減少，結果說明該控制系統(tǒng)可以讓機械手根據(jù)物體軟硬屬性施加合適的抓取力，從而實現(xiàn)目標物體的穩(wěn)定抓